猪作为头颈部显微血管重建的培训模块

摘要

本文介绍了一种利用猪腹壁上动脉穿支皮瓣作为头颈部显微血管重建教学模块的操作方案。

摘要

为了培训游离皮瓣切取和吻合技术，需要使用模拟人类外科手术状况的活体模型。多年来，许多外科领域已有用于培训的动物模型。我们采用雌性约克夏猪（因其在操作过程中易于处理）进行头颈部重建，切取腹壁下深动脉穿支皮瓣或腹壁上动脉穿支皮瓣。通过分离颈总动脉和颈内静脉，制备吻合部位（颈部皮肤缺损或气管壁缺损），并在显微吻合过程中使用3.5×放大手术放大镜，这与我们在临床实际人类病例中所采用的方式一致。该操作展示了一种利用可靠学习模型的新培训方法，并在活体情境下提供了详细的解剖结构。我们重点关注缺血时间、皮瓣切取、血管吻合以及根据缺损部位设计皮瓣等环节。该模型可提高组织操作能力，结合正确器械的使用，可多次重复训练，使外科医生在正式开展人体手术前达到充分自信的水平。

引言

头颈部恶性疾病术后的重建手术是一项与显著并发症相关的复杂操作。显微血管游离皮瓣重建已被确立为重建手术的标准方法，已有超过20年的成熟应用历史^1,2,3。游离皮瓣移植在改善癌症患者及创伤后患者的头颈部功能管理方面发挥着重要作用，使外科病灶切除的范围超越了以往技术的局限，从而显著提高了患者的生活质量和生存率^1,2,3。用于重建的各类皮瓣包括局部旋转皮瓣、移植皮瓣和游离皮瓣。

游离皮瓣在头颈部重建中的作用已不断扩大。游离皮瓣是操作难度最高的皮瓣类型，需要熟练而精细的操作技术。皮瓣失败是一种灾难性事件，会导致显著的并发症^4,5。因此，必须投入大量培训时间，以掌握实现成功手术效果所需的精准操作^{3,4,5,6,7,8,9}。此类手术陡峭的学习曲线可能影响患者的治疗结果，并对治疗管理产生影响^{3,4,5,6,7,8,9}。为了缩短新外科医生的培训时间和学习曲线，亟需一种能够模拟人体生物学特性并提供类似手术视野条件的培训模型⁸。

本研究的目的是展示猪模型作为头颈部显微血管重建手术培训模块的可行性，该模型可模拟人类病例，有助于以主动学习方式提升操作技能。

本研究探讨了利用猪模型对新同事进行头颈部显微血管重建游离皮瓣移植的培训，以提供一种经济高效、压力较小的临床实地培训补充方式，并具备与游离皮瓣手术可靠相似的解剖特征。猪已被广泛用于多种研究及作为各类外科重建手术的教学模型，例如乳房重建⁵；然而，除本研究中因气管狭窄而进行气管重建的应用外，猪尚未被用于头颈部重建领域¹⁰。

该理念始于Frederic Bodin⁷描述了用于乳房重建的类似皮瓣之后。与其它显微血管训练模块相比，本研究的主要优势在于其具有实时反馈的活性活体模块，可立即呈现手术效果。

方案

本研究由延世大学医学院延世生物医学研究所实验动物资源部指导并批准，该机构已获得国际实验动物评估和认可委员会（AAALAC International）的认证。本研究遵循美国国家研究委员会生命科学实验动物资源委员会制定的《实验动物护理与使用指南》。所有猪在手术前均经过一周的适应性饲养。

1. 准备

1. 在全身麻醉前，让猪禁食超过 12 小时，但可自由饮水。
   注：使用六只雌性约克夏猪，每只体重为 25–30 kg。
2. 使用长度为 1 cm 的 16 号针头，在耳后下方肌肉注射阿法沙龙（alfaxan，1 mg/kg）、赛拉嗪（xylazine，2 mg/kg）和阿扎哌隆（azaperone，2 mg/kg）以诱导麻醉。
3. 使用外科脱毛剃刀剃除猪颈部前正中线及腹壁区域的毛发。
4. 通过耳廓后侧的中央或边缘耳静脉，用 22 号针头建立静脉（IV）通路，并通过静脉通路注射酮咯酸（Ketorolac，1 mg/kg）。
5. 随后按照步骤 1.2 所述，肌肉注射阿托品（atropine，0.04 mg/kg）；同样按照步骤 1.2 所述，肌肉注射头孢唑林（cefazolin，30 mg/kg）。
6. 将猪仰卧位固定于手术台面上。
7. 通过猪用麻醉面罩，让猪自主呼吸含 5% 异氟烷的 2 L 氧气。
8. 使用喉镜经口暴露声门，并喷入两喷 2% 利多卡因局部溶液，以预防插管引起的喉痉挛。
9. 使用 6.5 mm 气管导管进行插管，用无针头的注射器向导管气囊内注入 3–5 mL 空气。
   注：进行二氧化碳波形监测（capnometry），以确认麻醉机中的气管导管位置正确，并有 CO₂ 返回至麻醉机，作为通气充分的指标。
10. 插管后以 2% 异氟烷维持麻醉。
11. 在猪的眼睛上涂抹兽用眼膏，并用眼罩贴片覆盖闭合。

2. 步骤：接收位点

1. 使用1%碘伏消毒液对颈部及腹壁进行消毒。
2. 使用23号刀片从颈部前正中开始做垂直正中切口，向下延伸至胸骨。
3. 分离颈前带状肌，并使用凯利组织剪和拉海尔拉钩将其向两侧牵开。
4. 暴露从第一气管环至胸廓入口处的气管。
5. 随后暴露颈总动脉和颈内静脉，以备吻合使用。
6. 使用11号刀片在第二或第三气管软骨处创建一个约1 cm宽的窗口。
7. 通过所形成的气管缺损观察气管插管位置，并确保通过呼吸机持续通气且无漏气。

3. 步骤：皮瓣部位

注意：可根据 Frederic Bodin 所描述的方法进行胸廓内动脉穿支（SEAP）皮瓣切取⁷。

1. 使用手术记号笔在上腹部设计皮瓣（图1A）。
2. 使用23号手术刀，在已标记皮瓣的内侧，沿腹壁前鞘做一大小为4 × 3 cm的椭圆形皮肤切口（图1B）。
3. 用Allis钳夹持筋膜，从腹直肌（rectus abdominis）肌鞘上掀起（剥离）皮瓣，并寻找通往皮瓣的穿支血管。
4. 进行肌内解剖，沿穿支血管追踪至腹壁上血管（图1B）。
5. 现在使用23号手术刀，在已设计的皮瓣外侧做皮肤切口（图1A）（图1C）。
6. 用止血钳从上方夹住腹壁上血管及其伴行静脉（venae comitantes），使用Kelly组织剪在止血钳下方剪断血管，并用3-0缝线在止血钳上方结扎血管，随后取下止血钳。

4. 吻合与关闭

1. 戴上手术放大镜。
2. 使用两把止血钳夹闭颈动脉，两钳之间相距1-2 cm。
3. 用显微剪刀在颈动脉之间剪断，并用双重缝线结扎近心端，确保无渗血。
4. 在颈动脉与皮瓣动脉之间使用无框架的双夹钳。
5. 采用10-0缝线进行全层间断缝合，开始吻合。
6. 在血管周壁约相隔120度的位置放置前两针固定缝线，然后在其间再缝2-3针。
7. 松开止血钳。若出现渗血，应在渗血部位进行类似的缝合处理。
8. 观察伴行静脉的静脉回流情况。
9. 对颈内静脉和伴行静脉进行吻合，步骤同4.1至4.7（图1D）。
10. 使用18号注射器针头刺破皮肤，观察是否有血滴渗出，以确认皮瓣存活情况。
11. 关闭气管窗，并使用SEAP皮瓣的肌筋膜以3-0缝线缝合固定。
12. 将SEAP皮瓣的皮肤皮片外置，并缝合至颈部正中皮肤切口处（图2A）。
13. 缝合腹部皮肤切口（图2B）。

5. 术后护理

1. 将猪恢复至俯卧位。
2. 停止异氟烷麻醉，并使猪脱离呼吸机。
3. 将猪放回动物笼中恢复，并密切监测，确保其顺利从手术中恢复。
4. 愈合后观察重建部位的皮瓣情况（图2C）。
5. 愈合后观察动物供区部位的情况（图2D）。
6. 以150 mL/h的速度输注乳酸林格液，直至完全恢复，并给予0.3 mg布托啡诺用于镇痛。
7. 拔管后需密切监测猪，直至其意识充分恢复，能够自主维持体位和呼吸，并可自主饮水。
8. 术后猪应与未手术动物分开放置。
9. 开始肌内注射阿莫西林-克拉维酸（14 mg/kg），持续1周。
10. 开始肌内注射美洛昔康（0.2 mg/kg），持续1周。

6. 安乐死

1. 通过静脉注射丙泊酚（5-10 mL）启动猪的麻醉，并以5%异氟烷维持麻醉。
2. 按照步骤（1.1、1.2、1.6-1.10）所述对猪进行气管插管。
3. 通过静脉注射40 mmol KCl诱导心脏骤停。

结果

我们在六头猪上进行了该手术：两头猪进行颈部皮肤缺损重建，两头猪进行气管重建，两头猪进行游离皮瓣移植以测试血管吻合装置。对这些猪观察监测了3个月，未发现神经系统功能缺损的临床症状。

缺血的平均时间为50分钟（范围为35-80分钟）；随着操作的重复，该时间逐渐缩短。六头猪的平均取材时间为55分钟。在我们的模型中，供区未发生任何并发症。皮瓣蒂部的平均长度为10 cm，与大多数人体头颈部的解剖尺寸相似。平均动脉直径为4.5 mm，明显大于人体的2 mm；平均静脉直径为5.84 mm，也显著大于人体的2 mm，尽管该模型仍可模拟实际临床情况。皮瓣皮肤切口面积在25 cm²至40 cm²之间，对皮瓣失败率无显著影响（表1）。

通过练习，反复进行手术使信心、技能和手术时...

讨论

头颈部恶性肿瘤患者在外科治疗过程中可能出现显著的并发症和组织缺损。在大多数情况下，显微血管游离组织移植已成为重建手术的关键手段。皮瓣的存活是一个至关重要的问题，要求术者具备稳定的操作、对血管蒂的精细处理、良好的触觉感知、空间视觉能力以及流畅的手术流程⁸。为了掌握这些技能，需要借助训练模型进行大量练习^{3,4,5,6,7,8,9}。

多项研究已探讨了学习这些技能的方法，包括血管吻合，后者是大多数研究的重点，且已为此开发了“显微血管练习卡”⁹

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
韩国首尔 Pigs XP Bio
手术用脱毛剃刀	3M
22 号导管	B.BRAUN
带 18 号针头的注射器	Jung Rim 医疗
肌内注射阿法沙龙	Careside		10ml/VAL
肌内注射赛拉嗪	Bayer
肌内注射阿扎哌隆	Sigma-aldrich		34223
肌内注射阿托品	Daewon		0.5mg/A
肌内注射头孢唑啉	Yuhan		1g
静脉注射酮咯酸	Hana Pharm		30mg
猪用麻醉面罩	DRE		1392
6.5 mm 气管导管带套囊	SMITH medical		100/150/065
麻醉机	Dräger		PRIMUS IE
2% 利多卡因局部溶液	Taejoon
兽用软膏	Pfizer		土霉素
眼罩贴片	Innomed		S-universal010S
1% 聚维酮碘溶液	韩国 Pharma
4×4 纱布	First Medical		22×30CM 320S
23 号刀片	Paragon		23
Lahey 牵开器	V.Mueller		SU3960
Kelly 组织剪	SOLCO		05-1990
11 号刀片	Paragon		11
外科标记笔	Aspen Surgical		常规 #2750
Allis 钳	V.Mueller		SU4055
结扎缝线	Covidein		无针
3.5× 外科放大镜	zeiss		eyemag smart
无框双夹钳	V.Mueller		CH7155
显微剪刀	AESCULAP		FD038R
乳酸林格液	Daehan		500ml/1袋
阿莫西林–克拉维酸	Ilsung		0.6g/V
美洛昔康	Samil		7.5mg
丙泊酚	Dong Kook		120mg/V
静脉注射氯化钾溶液	Daehan		20ml/50P
蚊式弯钳	SOLCO		013-0111
蚊式直钳	SOLCO		05-1050
10-0 乙基缝线	ethicone		10/0W1756
Vicryl 3-0	ethicone		3/0W9890
丁丙诺啡	Hanlim		0.3mg